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浅谈贴片小二极管贴装侧立、翻贴不良的影响因素及改善方法
  2024-02-05      800

  浅谈贴片小二极管贴装侧立、翻贴不良的影响因素及改善方法

      作者:程赞华 彭国彬     审稿: 薛广辉

(惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司,广东惠州  516006 )

摘  要

二极管是由半导体材料制成的一种具有单向导电性能的电子元器件。在实际电路中,二极管的使用非常普遍,几乎每个电子产品中都要用到二极管,如静电保护用的瞬态抑制二极管(TVS)、电源上用的续流二极管、稳压二极管、发光(LED)二极管、变容二极管(Varicap Diode)等等,种类非常多。随着科技的发展,电子系统的发展趋势是小型化,贴片二极管被广泛应用于各种电子设备和电路中,以实现电流的单向导通和反向封锁,从而在电路中起到切换、保护和整流等作用。贴片二极管与传统的插装二极管相比,贴片二极管更小巧、轻便,适合使用表面贴装技术进行自动化生产。在生产过程中由于贴片二极管尺寸小,容易受料架不良、振动、静电等因素的影响导致设备贴装时出现侧立、翻贴等不良及抛料率高的问题。本文针对SMT工艺中影响小二极管贴装质量的因素进行分析,简要的从物料的装载、料架(feeder)的选用及注意事项、吸嘴的选用、元件影像(GF)参数的设置等方面介绍工艺过程及关键控制点。常用的贴片二极管类型如下图1。

关键词:二极管;feeder;吸嘴;GF;AOI;SOD;

  

图1 贴片二极管类型示例(图片来自网络)

1.引言

贴片二极管以体积小、成本低、可靠性高的特点,在电子行业中的应用越来越广泛,已经在大多数应用中取代了传统的引线式产品,如下图2。SOD是小外形二极管(Small Outline Diode)的英文缩写,SOD是大部分贴片二极管的封装形式,目前已经衍生了一系列标准封装形式。这些二极管封装用一般SOD后面的一串数字进行区分,例如:SOD123、SOD323、SOD523等, SOD 323二极管封装如下图3所示。


图2 贴片二极管应用图示


图3 SOD323二极管封装图示

2.问题描述

我司目前主要使用ASM的贴片机(原西门子贴片机),SMT线体反馈在生产贴片二极管时容易出现侧立、翻贴等不良问题,如下图4、图5 AOI测试不良图片示例,导致过程不良率偏高,在生产过程中如处理不及时还会导致抛料率高的问题。因此,有必要弄清楚产生的原因,并制定有效的改善措施。 


图4 二极管翻贴图示


图5 二极管侧立图示

3.原因分析

因二极管侧立、翻贴发生在贴片工序,与物料、人员操作、参数设定、设备和料架等有着密切的关系,下面根据ASM贴片机的工作原理和贴片流程,如图6所示,以鱼骨图的方法找出影响侧立、翻贴的主要影响因素,如图7所示。

  



图6 ASM贴片工作流程图示

  

图7 二极管侧立、翻贴不良影响因素鱼骨图

4.改善方法

4.1选用振动小、性能稳定的料架

料架(Feeder)的好坏,会直接影响送料的稳定性,如Feeder在进料过程中异常或震动会导致元件在料槽中侧立、翻贴。所以,在选用Feeder时要仔细检查齿轮是否有磨损、卡滞和振动的问题,可以先装一截空料带手动进料检查一下,确保料架送料平稳,顺畅,每次的进料步距一致。D系列的设备可选用3*8 SL或使用金色的3*8料架,如图8所示,如使用银头3*8料架时,需要检查料架前面的压料弹片是否灵活,回位是否顺畅。我司针对二极管和三极管使用专用的料架,并进行标识跟进使用和管理,如下图9所示,可避免因料架不良导致元件侧立、翻贴不良的问题。

  

图8 3*8 SL料架图示


图9 二极管、三极管专用料架图示


4.2规范物料装载要求

二级管物料的编带大部分都是塑胶料带(Emboss),比较薄软,料带底部凹凸不平,容易变形,如下图10所示,物料装载时尽量使用专用的接料钳,把新旧物料料带的孔放进接料钳的定位针上并扭上固位销,剪口对齐,待接料预留的胶带须在旧料料带的胶带上面,接料示意图如下图11所示。如物料上面的胶带粘性太大或太紧,送料时胶带容易带起二极管造成二极管在料带槽里翻面或侧立, X系列智能料架安装物料时可使用提前撕胶带的方式,将物料胶带从吸料口的胶带移除棱位置移到后面的胶带移除棱位置,如下图12、13所示,可防止二极管在料带里走翻,可改善二极管侧立、翻贴的问题。如果料带步距为2mm,封装尺寸类似0402封装及以下尺寸的小二极管(小静电二极管),料架料槽上需要放置垫片。料带在料架或料车上不要交叉或打结,要确保料带送料顺畅,无卡滞问题。

  

图10 二极管料带图示 


图11 接料示意图


图12 一般胶带移除棱位置图示 


图13 提前撕胶带移除棱位置图示


4.3规范GF(器件影像)参数设置

贴片二极管的种类很多,封装外形和尺寸不同,在编程时需要选择对应的器件类型、合适的吸嘴(吸嘴不能太大或太小)及影像测量模式。吸嘴使用接触式拾取方式,吸料点要居中。元件本体X/Y的公差不能设置过大,一般不超过本体尺寸的15%,拾取X/Y公差不超过25%,元件厚度尽量与实物厚度一致,公差不超过5%。针对内管脚的二极管使用Chip封装类型,打开检查翻转的元件功能,如图14所示,设备拾取元件后,设备影像系统通过设定引脚末端灰度值来检测低于设定灰度值判定元件翻转,如检测出元件侧立、翻转,会抛掉不会贴片,如图15所示。

  屏幕剪辑

图14 元件翻转功能图示


图15 元件翻转影像检测不良图示

5.结论

元件侧立、翻贴一般主要发生在元件贴装工序,需要重点关注物料的装载和元件的贴片过程。目前我们公司的做法是要求针对小二极管使用专用的料架,对每个工序制定相应的作业指导书,如物料装载作业指导书、程序制作作业指导书和吸嘴、料架维修保养作业指导书等进行规范操作。另外,每条SMT线体都有在炉前配置在线3D AOI进行100%检测,防止贴片不良品流到后工序。同时,还通过MES系统连线实时监控生产过程及物料的使用情况,如出现物料使用异常或抛料率超标准时技术员会立即停机进行处理。通过改善我司ASM贴片机在生产时二极管侧立、翻贴的问题起得了良好的改善效果。

参考文献

[1] 薛广辉,PCBA焊接工艺解析高阶篇[M],2016

[2]程赞华,许卫锋,孟凯,浅析SMT焊接质量的主要影响因素和改善措施[J]. SMT China表面组装技术2016年8/9月刊

[3] IPC-A-610H CN电子组件的可接受性.2020.9

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